贵州省盘县刘家田水库除险加固工程设计

何进;王成

【摘 要】刘家田水库位于贵州省盘县境内的大嘎河上,水库流域属珠江水系,是一座省属重点小(2)型水库工程；工程任务以农田灌溉为主,兼顾农村饮水安全供水.本文对该水库的安全鉴定、除险加固工程设计等成果进行了介绍. 【期刊名称】《水利建设与管理》 【年(卷),期】2013(033)008 【总页数】4页(P57-59,49)

【关键词】刘家田水库;安全鉴定;除险加固;设计 【作 者】何进;王成

【作者单位】贵州省盘县水利局,贵州盘县553537;贵州省盘县水利局,贵州盘县553537

【正文语种】中 文 【中图分类】TV62

刘家田水库位于贵州省盘县老厂镇境内，水库地处珠江水系楼下河支流大嘎河流域内，水库坝址以上集雨面积1.55km2，地势西北高、东南低，海拔在1763.7～2044m之间。水库死水位1771.8m，死库容3.65万m3，正常蓄水位1780.0m，兴利库容19.55万m3，校核洪水位1781.63m，总库容30.1万 m3，调洪库容6.9万m3。水库设计农田灌溉面积80hm2，同时承担着老厂镇石门村、上砍者村及石门居委会4500人的人畜饮水。灌区和保护区平均海拨高程1620.0m，水库

位置居高临下，一旦出险，将影响下游老厂镇石门村及石门居委会2000多人的生命财产安全。除险加固前水库大坝处于带病运行状态，水库采取放空运行措施，不能发挥其应有的经济效益和社会效益。

该工程始建于1958年，当时无设计，水库规模小，质量差，后被洪水冲毁。1978年对该工程进行恢复重建，于1982年完工并验收交付使用。水库大坝为均质土坝，坝顶高程1781.8m，最大坝高18.1m，坝顶长78m，坝顶宽4.5m。工程除险加固后水库枢纽建筑物主要由大坝、河岸溢洪道和输水隧洞组成。水库大坝为均质土坝，最大坝高18.1m，总库容30.1万m3，属Ⅴ等小(2)型水库，主要枢纽建筑物大坝、河岸溢洪道和输水隧洞级别为5级，相应的洪水标准为：设计洪水标准为20年一遇(P=5%)，校核洪水标准为200年一遇(P=0.5%)。

刘家田水库自1982年建成投入运行，至今近30年，期间未进行安全鉴定，由于受当时经济条件和技术条件所限，其施工质量和技术水平达不到现行规范要求，坝体沉降变形严重，防渗性较差，导致坝体及坝体与坝基接触带渗漏;存在着许多影响水库安全运行的问题。根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》、《水库大坝安全评价导则》(SL 258—2000)和《贵州省水库大坝安全管理办法》的规定，2009年3月贵州省盘县水利局组织专家对刘家田水库大坝进行了安全鉴定，鉴定结论如下： a.经复核，水库总库容30.1万m3，规模为小(2)型水库，工程等别为Ⅴ等，大坝、溢洪道等主要建筑物为5级，防洪标准为20年一遇(P=5%)洪水设计，200年(P=0.5%)一遇洪水校核。

b.坝顶高程不满足洪水要求，工程现有抗洪能力不满足规范要求。 c.溢洪道泄洪能力不足。

d.坝体及坝体与坝基接触带渗漏;水库左坝肩至左岸自然丫口发生绕坝渗漏，在左坝肩下游谷地形成沼泽;放水涵洞渗漏严重。

e.上下游坝面沉降变形严重，坝面不平整，上游坝面局部护坡块石松动、位移;下

游坝脚干砌块石贴坡排水体松动、位移。经核算，下游坝坡在正常运用条件下的抗滑稳定不安全。

f.溢洪道浆砌石结构段底板及边墙未作防渗处理，且砂浆强度低，不能满足洪水冲刷要求，气蚀严重，泄洪时洪水沿底板及左侧墙渗漏;土渠泄水段从林地陡坡上自然泄水，导致林地冲刷严重。

g.放水涵洞取水口双向转动斜拉闸门变形严重，关闭时不能完全止水，启闭设备锈蚀严重，启闭困难，不能满足安全运行管理要求。

h.工程未设置必要的水情及工程监测设施，缺乏必要的交通、通讯等管理设施，不利于水库的运行管理和防洪调度。

经安全鉴定，水库大坝安全类别评定为三类坝。

根据安全鉴定结论和建议，刘家田水库工程除险加固初步设计主要涉及大坝、泄洪建筑物及放水设施等建筑物;水库地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，地震动反应谱特征周期为0.45s，大坝不需要作抗震设计。现将主要建筑物除险加固设计简介如下。 3.1.1 大坝存在的主要问题

a.坝体填料含有大量中风化的细砾石，坝体填筑质量差，压实度不够，防渗性较差，上下游坝面沉降变形严重，坝面不平整，上游护坡块石松动、位移，下游坝脚干砌块石排水体松动、位移。由于水库大坝存在上述缺陷，导致库水沿坝体、坝基及坝体与坝基接触带渗漏。

b.水库左坝肩至左岸自然丫口发生绕坝渗漏，在左坝肩下游谷地形成沼泽。 c.下游坝坡在正常运用条件下的抗滑稳定不满足要求。

d.大坝安全超高为1782.25m，原有坝顶高程1781.8m，防浪墙已全部损坏，不能满足安全超高要求。 3.1.2 大坝防渗处理设计

根据大坝安全鉴定结论及勘察资料，为弥补坝体内部填筑质量缺陷，防止坝体和坝基的渗透破坏，减少坝体、坝基及绕坝渗漏量，经方案比选，对坝体采用水泥黏土浆劈裂灌浆处理，坝基及左坝肩至左岸自然丫口采用水泥浆液帷幕灌浆防渗处理。灌浆设计为单排帷幕，灌浆底界深入基岩相对不透水层(基岩单位吸水率ω值小于或等于5Lu)5m，最大孔深35m，为接地式帷幕，幕线总长192m，坝体部分采用1∶1.7水泥黏土浆灌注，基岩部分灌水泥浆液，最终孔距3m。从而达到降低坝基水头压力，防止渗透破坏，减少坝体、坝基及绕坝渗漏量的目的。 3.1.3 大坝加固设计

由于大坝上下游坝面沉降变形严重，坝面不平整，上游护坡块石松动、位移，下游坝坡抗滑稳定不满足要求，坝脚干砌块石排水体松动、位移;坝顶不能满足安全超高要求。通过稳定分析计算，采用原筑坝土料对上下坝坡进行坝面整形加固处理。 最大坝高18.1m，坝顶宽4.5m，上游面用M7.5浆砌块石砌筑防浪墙并抹面，下游面用M7.5浆砌块石砌筑0.5m×0.4m(高×宽)缘石并抹面，坝顶路面采用铺垫碎石后再分块浇筑C15混凝土，每块4m×4m，基层石厚20cm，混凝土厚20cm。上下游坝坡采取撤除原有护坡石，上游坝坡加固处理分为三级，坝顶高程1781.8 ～1763.7m，坝坡分别为 1∶2.3、1∶2.5、1∶2.8，并在高程1776.8m、1770.0m处设4.5m、2.3m宽马道，用原筑坝土料回填夯实整形坝面，C15正六边形混凝土预制块护坡，混凝土预制块的固定采用在坝面四周用M7.5水泥砂浆砌块石进行嵌固。下游坝坡加固处理分为二级，坝顶高程1781.8～1765.4m坝坡分别为1∶2、1∶1.5，并在高程1775.0m 处设2.0m 宽马道，马道以上用原筑坝土料培厚加固处理，坝面采用C15正六边形混凝土预制块护坡，并在左右坝肩设置排水沟，排水沟的净过水断面为0.3m×0.3m，M7.5水泥砂浆砌块石砌筑，M10水泥砂浆抹面压顶;马道以下设置贴坡排水体，排水体采用干砌块石砌筑，上游面设置反滤层，下游面用M7.5水泥砂浆砌块石砌筑。其加固结构布置设计见下图所

示。

由于原溢洪道泄洪能力不足，浆砌石结构段底板及边墙未作防渗处理，且砂浆强度低，不能满足洪水冲刷要求，气蚀严重，泄洪时洪水沿底板及左侧墙渗漏;土渠泄水段从林地陡坡上自然泄水，导致林地冲刷严重。根据安全鉴定建议，对原溢洪道作拓宽改造处理，满足洪水要求。

改造后的溢洪道布置于大坝右肩(原溢洪道布置处)，由引水渠、溢流堰、泄水槽和消力池组成，溢流堰为驼峰堰型，堰顶高程1780m，溢流堰净宽为6.5m，侧墙高2.41m;泄水槽全长88.26m，其中0+001.84～0+063.53段底坡为0.074，宽度从6.5m逐渐过渡到3m，侧墙高度从2.41m逐渐过渡到1.2m;0+063.53～0+068.18段为陡槽过渡段，宽3.0m，高1.2m;0+068.18～0+090.10段底坡为0.49，宽3.0m，高1.2m;陡槽出口接消力池消能。溢流堰用C20混凝土浇筑，边墙及底板用M7.5水泥砂浆砌块石砌筑，C20混凝土贴面，其中底板混凝土厚0.2m，边墙混凝土厚0.15m，10m设一道伸缩缝，橡胶止水带止水。

由于放水涵洞墙体为浆砌料石而成，未作防渗处理，洞壁多处发生射流、渗水，土坝与涵洞间发生接触渗漏，涵洞渗漏严重。水库长期放空运行，启水口周围人为破坏严重，导致涵洞内局部淤塞严重。放水闸门变形严重，关闭时不能完全止水，启闭设备锈蚀严重，启闭困难，不能满足安全运行管理要求。

放水建筑物设计作如下方案比较。方案一：采用C20混凝土对原取水口进行重新浇筑，将原取水口底板高程提高到1771.8m，可满足水库淤积要求;对原放水涵洞洞壁进行充填灌浆处理，可解决涵洞渗漏问题，利用原放水涵洞放水，工程造价比较经济。但原放水涵洞内局部淤塞严重，且断面尺寸小(0.5m×0.55m+R0.25m)，施工无法满足设计要求。方案二：对原放水涵洞作封堵处理，封堵时先在原涵洞进口及涵洞出口处各作一C15混凝土堵塞，在混凝土堵塞达到设计强度的85%时结合大坝帷幕灌浆进行封闭。在大坝左岸砂岩及砂质页岩地层新建一条输水隧洞，隧

洞由进口段、洞身段和出口段组成，洞身段为城门洞形无压隧洞，设计底坡为 0.016，断面尺寸 2.0m×1.3m +R1.0m，壁面用 C20钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度0.25m，隧洞总长71.5m，出口接原灌溉明渠。方案二工程施工难度小，工程造价合理，因此方案二为初步设计推荐方案。

本工程除险加固设计按照“安全可靠，经济合理”的原则，结合工程实际，考虑技术可行性、加固效果、施工难易、工程造价等因素，经综合比较选定最终方案。该工程于2010年4月通过上级主管部门的复核审查，工程已实施完毕，正进入竣工验收阶段。

【相关文献】

1 SL 258—2000水库大坝安全评价导则［S］． 2 SL 274—2001碾压式土石坝设计规范［S］．

3 六盘水市水利水电勘测设计研究院．贵州省盘县刘家田水库大坝安全复核评价报告［R］．2009. 4 六盘水市水利水电勘测设计研究院．贵州省盘县刘家田水库除险加固工程初步设计报告［R］．2010.

5 谢庆明，李建伟，等．云南省施甸县蒋家寨水库除险加固工程设计［J］．中国农村水利水电，2010(增刊)．